Индивидуальные навигационные шаблоны для установки транспедикулярных винтов в хирургии позвоночника: систематический обзор
https://doi.org/10.51523/2708-6011.2022-19-3-01
Аннотация
В обзоре литературы приведены данные мировых исследований о применении индивидуальных навигационных шаблонов в хирургии позвоночника. Проанализированы опубликованные результаты применения индивидуальных навигационных шаблонов на разных отделах позвоночника. Приведена оценка точности и безопасности установленных транспедикулярных винтов при помощи шаблонов. Выделены основные этапы создания шаблонов, включая методы визуализации для 3D-моделирования, методы 3D-печати, доступные материалы, а также определены время и затраты, связанные с 3D-печатью. Для анализа информации выбраны 23 публикации, из них 8 касаются шейного отдела, 10 — грудного и 5 — поясничного отдела позвоночника. Проанализированы данные 460 пациентов, которым с помощью шаблонов установлено 3294 винта, из которых, как показал анализ, 3059 (92,8 %) имели наивысшую степень безопасной установки.
Об авторах
Е. В. Ковалёв
Гомельская областная клиническая больница
Беларусь
Беларусь
Ковалёв Евгений Владимирович, врач-нейрохирург
г. Гомель
С. И. Кириленко
Гомельская областная клиническая больница
Беларусь
Беларусь
Кириленко Сергей Иванович, к.м.н., врач-нейрохирург, заведующий нейрохирургическим отделением № 2
г. Гомель
А. Н. Мазуренко
Республиканский научно-практический центр травматологии и ортопедии
Беларусь
Беларусь
Мазуренко Андрей Николаевич, к.м.н., доцент, заведующий лабораторией травматических повреждений позвоночника и спинного мозга
г. Минск
В. В. Дубровский
Институт механики металлополимерных систем им. В. А. Белого НАН Беларуси
Беларусь
Беларусь
Дубровский Владислав Викторович, научный сотрудник
г. Гомель
Список литературы
1. Алейник АЯ, Млявых СГ, Боков АЕ. Транспедикулярная фиксация в шейном отделе позвоночника: обзор литературы и клинические данные. Хирургия позвоночника. 2017;14(3):47-53. DOI: https://dx.doi.org/10.14531/ss2017.3.47-53
2. Abumi K, Shono Y, Ito M, Taneichi H, Kotani Y, Kaneda K. Complications of pedicle screw fixation in reconstructive surgery of the cervical spine. Spine. 2000;25(8):962-969. DOI: https://dx.doi.org/10.1097/00007632-200004150-00011
3. Kast E, Mohr K, Richter HP, Börm W. Complications of transpedicular screw fixation in the cervical spine. Eur Spine J. 2006;15(3):327-334. DOI: https://dx.doi.org/10.1007/s00586-004-0861-7
4. Neo M, Sakamoto T, Fujibayashi S, Nakamura T. The clinical risk of vertebral artery injury from cervical pedicle screws inserted in degenerative vertebrae. Spine. 2005;30(24):2800-2805. DOI: https://dx.doi.org/10.1097/01.brs.0000192297.07709.5d
5. Yoshimoto H, Sato S, Hyakumachi T, Yanagibashi Y, Masuda T. Spinal reconstruction using a cervical pedicle screw system. Clin Orthop Relat Res. 2005;431:111-119. DOI: https://dx.doi.org/10.1097/01.blo.0000150321.81088.ab
6. Jones EL, Heller JG, Silcox DH, Hutton WC. Cervical pedicle screws versus lateral mass screws. Anatomic feasibility and biomechanical comparison. Spine. 1997;22(9):977-982. DOI: https://dx.doi.org/10.1097/00007632-199705010-00009
7. Klekamp JW, Ugbo JL, Heller JG, Hutton WC. Cervical transfacet versus lateral mass screws: a biomechanical comparison. J Spinal Disord. 2000;13(6):515-518. DOI: https://dx.doi.org/10.1097/00002517-200012000-00009
8. Kotani Y, Cunningham BW, Abumi K, McAfee PC. Biomechanical analysis of cervical stabilization systems. An assessment of transpedicular screw fixation in the cervical spine. Spine. 1994;19(22):2529-2539. DOI: https://dx.doi.org/10.1097/00007632-199411001-00007
9. Kothe R, Rüther W, Schneider E, Linke B. Biomechanical analysis of transpedicular screw fixation in the subaxial cervical spine. Spine. 2004;29(17):1869-1875. DOI: https://dx.doi.org/10.1097/01.brs.0000137287.67388.0b
10. Richter M, Amiot LP, Neller S, Kluger P, Puhl W. Computerassisted surgery in posterior instrumentation of the cervical spine: an in-vitro feasibility study. Eur Spine J. 2000;9:65-70. DOI: https://dx.doi.org/10.1007/pl00010024
11. Van Brussel K, Vander Sloten J. Van Audekercke R, Swaelens B, Richard F, Assaker R, Kulik JF. Medical image-based design of an individualized surgical guide for pedicle screw insertion. In: Proceedings 18th Annual Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society: Bridging Disciplines for Biomedicine.1997;1:225-226. [Electronic resource]. [date of access 2022 February 08]. Available from: https://ieeexplore.ieee.org/document/656927
12. Бурцев АВ, Павлова ОМ, Рябых СО, Губин АВ. Компьютерное 3D-моделирование с изготовлением индивидуальных лекал для навигирования введения винтов в шейном отделе позвоночника. Хирургия позвоночника. 2018;15(2):33-38. DOI: https://dx.doi.org/10.14531/ss2018.2.33-38
13. Kaneyama S, Sugawara T, Sumi M, Higashiyama N, Takabatake M, Mizoi K. A novel screw guiding method with a screw guide template system for posterior C-2 fixation. Journal of Neurosurgery. Spine SPI. 2014;21(2):231-238. DOI: https://doi.org/10.3171/2014.3.SPINE13730
14. Kaneyama S, Sugawara T, Sumi M. Safe and accurate midcervical pedicle screw insertion procedure with the patientspecific screw guide template system. Spine. 2015;40(6):341-348. DOI: https://doi.org/10.1097/BRS.0000000000000772
15. Tian Y, Zhang J, Liu T, Tang S, Chen H, Ding K, Hao D. A Comparative Study of C2 Pedicle or Pars Screw Placement with Assistance from a 3-Dimensional (3D)-Printed Navigation Template versus C-Arm Based Navigation. Med Sci Monit. 2019;25:9981-9990. DOI: https://doi.org/10.12659/MSM.918440
16. Pu X, Luo C, Lu T, Yao S, Chen Q. Clinical Application of Atlantoaxial Pedicle Screw Placement Assisted by a Modified 3D-Printed Navigation Template. Clinics. 2018;73:259. DOI: https://doi.org/10.6061/clinics/2018/e259
17. Sugawara T, Kaneyama S, Higashiyama N, Tamura S, Endo T, Takabatake M, Sumi M. Prospective Multicenter Study of a Multistep Screw Insertion Technique Using Patient-Specific Screw Guide Templates for the Cervical and Thoracic Spine. Spine. 2018;43(23):1685-1694. DOI: https://doi.org/10.1097/BRS.0000000000002810
18. Liu K, Zhang Q, Li X, Zhao C, Quan X, Zhao R, Chen Z, Li Y. Preliminary application of a multi-level 3D printing drill guide template for pedicle screw placement in severe and rigid scoliosis. Eur Spine J. 2017;26(6):1684-1689. DOI: https://doi.org/10.1007/s00586-016-4926-1
19. Po-Chen Chen, Chien-Chun Chang, Hsien-Te Chen, Chia-Yu Lin, Tsung-Yu Ho, Yen-Jen Chen, et al. The Accuracy of 3D Printing Assistance in the Spinal Deformity Surgery. Biomed Res Int. 2019:7196528. DOI: https://doi.org/10.1155/2019/7196528
20. Takemoto M, Fujibayashi S, Ota E, Otsuki B, Kimura H, Sakamoto T, et al. Additive-manufactured patient-specific titanium templates for thoracic pedicle screw placement: novel design with reduced contact area. Eur Spine J. 2016;25(6):1698-705. DOI: https://doi.org/10.1007/s00586-015-3908-z
21. Azimifar F, Hassani K, Saveh AH, Ghomsheh FT. A medium invasiveness multi-level patient’s specific template for pedicle screw placement in the scoliosis surgery. Biomed Eng Online. 2017;16(1):130. DOI: https://doi.org/10.1186/s12938-017-0421-0
22. Pan Y, Lü GH, Kuang L, Wang B. Accuracy of thoracic pedicle screw placement in adolescent patients with severe spinal deformities: a retrospective study comparing drill guide template with free-hand technique. Eur Spine J. 2018;27(2):319-326. DOI: https://doi.org/10.1007/s00586-017-5410-2
23. Garg B, Gupta M, Singh M, Kalyanasundaram D. Outcome and safety analysis of 3D-printed patient-specific pedicle screw jigs for complex spinal deformities: a comparative study. Spine J. 2019;19(1):56-64. DOI: https://doi.org/10.1016/j.spinee.2018.05.001
24. Merc M, Recnik G, Krajnc Z. Lumbar and sacral pedicle screw placement using a template does not improve the midterm pain and disability outcome in comparison with free-hand method. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2017;27(5):583-589. DOI: https://doi.org/10.1007/s00590-017-1904-1
25. Chen H, Wu D, Yang H, Guo K. Clinical Use of 3D Printing Guide Plate in Posterior Lumbar Pedicle Screw Fixation. Med Sci Monit. 2015;21:3948-3954. DOI: https://doi.org/10.12659/msm.895597
26. Otsuki B, Takemoto M, Fujibayashi S, Kimura H, Masamoto K, Matsuda S. Utility of a custom screw insertion guide and a full-scale, color-coded 3D plaster model for guiding safe surgical exposure and screw insertion during spine revision surgery. Journal of Neurosurgery. Spine .2015;25(1):94-102. DOI: https://doi.org/10.3171/2015.12.SPINE15678
27. Ting Deng, Minghui Jiang, Qing Lei, Lihong Cai & Li Chen. The accuracy and the safety of individualized 3D printing screws insertion templates for cervical screw insertion. Computer Assisted Surgery. 2016;21(1):143-149. DOI: https://doi.org/10.1080/24699322.2016.1236146
28. Fan Y, Du J, Zhang J, Liu S, Xue X, Huang Y, et al. Comparison of Accuracy of Pedicle Screw Insertion Among 4 Guided Technologies in Spine Surgery. Med Sci Monit. 2017;23:5960-5968. DOI: https://doi.org/10.12659/MSM.905713
29. Naddeo F, Cataldo E, Naddeo A, Cappetti N, Narciso N. An automatic and patient-specific algorithm to design the optimal insertion direction of pedicle screws for spine surgery templates. Med Biol Eng Comput. 2017;55(9):1549-1562. DOI: https://doi.org/10.1007/s11517-017-1627-9
30. Косулин АВ, Елякин ДВ, Корниевский ЛА, Дарковская АМ, Булатова ИА, Пашко АА. Применение трехуровневого навигационного шаблона при грудных полупозвонках у детей старшего возраста. Хирургия позвоночника. 2020;17(1):54-60. DOI: https://dx.doi.org/10.14531/ss2020.1.54-60
31. Коваленко РА, Руденко ВВ, Кашин ВА, Черебилло ВЮ, Пташников ДА. Применение индивидуальных 3D-навигационных матриц для транспедикулярной фиксации субаксиальных шейных и верхнегрудных позвонков. Хирургия позвоночника. 2019;16(2):35-41. DOI: https://dx.doi.org/10.14531/ss2019.2.35-41
32. Коваленко РА, Пташников ДА, Черебилло ВЮ, Кашин ВА. Сравнительный анализ результатов имплантации транспедикулярных винтов в грудном отделе позвоночника с иcпользованием индивидуальных навигационных матриц и методики free hand. Травматология и ортопедия России. 2020;26(3):49-60. DOI: https://https://doi.org/10.21823/2311-2905-2020-26-3-49-60
33. Aoude AA, Fortin M, Figueiredo R, et al. Methods to determine pedicle screw placement accuracy in spine surgery: a systematic review. Eur Spine J. 2015;24(5):990-1004. DOI: https://doi.org/10.1007/s00586-015-3853-x
34. Gertzbein SD, Robbins SE. Accuracy of pedicular screw placement in vivo. Spine. 1990;15:11-14. DOI: https://dx.doi.org/10.1097/00007632-199001000-00004
35. Cecchinato R, Berjano P, Zerbi A, Damilano M, Redaelli A, Lamartina C. Pedicle screw insertion with patient-specific 3D-printed guides based on low-dose CT scan is more accurate than free-hand technique in spine deformity patients: a prospective, randomized clinical trial. Eur Spine J. 2019;28(7):1712-1723. DOI: https://doi.org/10.1007/s00586-019-05978-3
36. Drstvensek I, Kostevsek U, Brajlih T, Hren N, Merc M, Tomazic T, et al. Use of additively manufactured patientspecific instruments in clinical praxis. Materiali in tehnologije. 2018;53:155-163. DOI: https://dx.doi.org/10.17222/mit.2018.152
37. Lu T, Liu C, Dong J, Lu M, Li H, He X. Cervical screw placement using rapid prototyping drill templates for navigation: a literature review. Int J Comput Assist Radiol Surg. 2016;11(12):2231-2240. DOI: https://doi.org/10.1007/s11548-016-1414-3
Рецензия
Для цитирования:
Ковалёв Е.В., Кириленко С.И., Мазуренко А.Н., Дубровский В.В. Индивидуальные навигационные шаблоны для установки транспедикулярных винтов в хирургии позвоночника: систематический обзор. Проблемы здоровья и экологии. 2022;19(3):5-17. https://doi.org/10.51523/2708-6011.2022-19-3-01
For citation:
Kovalev E.V., Kirilenko S.I., Mazurenko A.N., Dubrouski U.V. Individual navigation templates for pedicle screw placement in spine surgery: a systematic review. Health and Ecology Issues. 2022;19(3):5-17. (In Russ.) https://doi.org/10.51523/2708-6011.2022-19-3-01
Просмотров: 428
Послать статью по эл. почте 